צעד מגנטים קבוע מנוע הוא מכשיר תואם ויעיל ביותר שיש בו יישומים רבים. מכיוון שהרוטור עשוי ממגנטים קבועים, הוא אינו זקוק לאף עירור חיצוני שהופך אותו למועיל מאוד ביישומים כמו צעצועים, מנועים קטנים וכו '. בגלל ההיבטים העיצוביים שלו, ניתן לתכנן את זווית הצעד של כל סיבוב בקלות, מה שהופך אותו לשימושי ביישומים עדינים כמו מכשירים רפואיים ומבנים אווירונאוטיים. בגלל גודלו הקטן, הוא מאוד נייד וקל לשימוש. מאמר זה דן בסקירה כללית של מנוע הצעד המגנטי הקבוע.
מהו מנוע צעד מגנטי קבוע?
הגדרה: זהו מכשיר להמרת אנרגיה אלקטרומכנית, הממיר אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית. במנוע צעד, גם הרוטור וגם גַלגַל מְכַוֵן שדות מגנטיים מתרגשים כך שאינטראקציה בין השדה המגנטי הרוטורי לבין השדה המגנטי הסטטור מייצרת מומנט. במנוע צעד מגנטי קבוע, ה- רוטור סלילים אינם נרגשים, במקום זאת אנו משתמשים במגנטים קבועים.
במנועי צעד קונבנציונליים משתמשים באלקטרומגנטים, אשר צריך להתרגש חיצונית ליצירת שדה מגנטי של הרוטור. אך במקרה זה אנו משתמשים במגנטים קבועים. זה מקטין את מערכת עירור הרוטור והופך את המנוע לתואם יותר להפעלה. בגלל היעדר עירור הרוטור, ההפסדים מצטמצמים גם הם.
בניית מנוע צעד קבוע למגנטים
זה מורכב משני חלקים בסיסיים. החלק הנייח נקרא גם הסטטור. בסטטור מוצבים עמודי סטטור כך שכאשר הם מתרגשים מתפתלים כפי שמוצג בתרשים, כל מוט סטטור יוצר מוט מגנטי אחד. אם מדובר במכונה דו-מוטית, הרי שהקטבים ההפוכים מתרגשים עם סלילה משותפת המחוברת בסדרה, כך שכל אחד מהקטבים ההפוכים מצפון ודרום.
בְּנִיָה
באופן דומה, שני זוגות הקטבים האחרים מתרגשים מסדרה המתפתלת במחזור אחד, כך שגם הם יוצרים זוג מוטות. הרוטור עשוי ממגנטים קבועים. ישנם חומרים רבים כמו קרמיקה אשר יכולים לשמש כמגנטים קבועים. מגנטים הרוטור מחוברים לפיר חיצוני, כך שבסיבוב הוא מספק את הפלט המכני.
עקרון מנוע צעד
עקרון העבודה של מנוע הצעד דומה לזה של מנוע קונבנציונאלי. זה עובד על פי העיקרון של החוק של כוח לורנץ. לפיו, בכל פעם שמוליך מוליך זרם בשדה מגנטי, הוא חווה כוח, בגלל אינטראקציה של שטף.
השטף האינטראקציה הוא שטף מגנטי סטטורי ושטף מגנטי של הרוטור. השטף המגנטי של הסטאטור נוצר עקב עירורים חיצוניים והשטף המגנטי של הרוטור נוצר בגלל מגנטים קבועים. כמו כן יש לציין כי כיוון המנוע נשלט בשל שלטונו השמאלי של פלמינג.
עבודה של מנוע צעד מגנטי קבוע
ניתן להסביר את מנוע הצעד המגנטי הקבוע העובד במצבים הבאים
מצב עבודה 1
מצב 1 - במצב זה, שלב A של עמודי הסטטור נרגש יחד עם סדרת סלילה ליצירת שני זוגות של מוטות מגנטיים. ניתן לציין שבמצב זה, שלב B אינו נרגש כלל. כאשר שלב A מתרגש, הוא יוצר את הקוטב הצפוני והדרומי. ברגע זה, הקטבים המגנטיים של הרוטור נמשכים לקטבים המגנטיים של הסטטור.
מצב 2 - במצב זה, שלב B של עמודי הסטטור נרגש יחד עם סלילה סדרתית ליצירת שני זוגות של מוטות מגנטיים. ניתן לציין שבמצב זה, שלב ה- A אינו נרגש כלל. כאשר שלב B מתרגש, הוא יוצר את הקוטב הצפוני והדרומי. ברגע זה, הקטבים המגנטיים של הרוטור נמשכים לקטבים המגנטיים של הסטטור. מה שגורם לרוטור להסתובב בכיוון השעון ממצב 1.
מצב עבודה 2
מצב 3 - שוב במצב זה, שלב A של עמודי הסטטור נרגש יחד עם סדרה המתפתלת ליצירת שני זוגות של מוטות מגנטיים. ניתן לציין שבמצב זה, שלב B אינו נרגש כלל. כאשר שלב A מתרגש, הוא יוצר את הקוטב הצפוני והדרומי. ברגע זה, הקטבים המגנטיים של הרוטור נמשכים לקטבים המגנטיים של הסטטור. זה גורם לרוטור להסתובב בכיוון השעון ממצב 2.
מצב 4 - שוב במצב זה, שלב B של עמודי הסטטור מתרגש יחד עם סדרת סלילה ליצירת שני זוגות של מוטות מגנטיים. ניתן לציין שבמצב זה, שלב ה- A אינו נרגש כלל. כאשר שלב B מתרגש, הוא יוצר את הקוטב הצפוני והדרומי. ברגע זה, הקטבים המגנטיים של הרוטור נמשכים לקטבים המגנטיים של הסטטור. מה שגורם לרוטור להסתובב בכיוון השעון ממצב 3.
באופן זה, הרוטור מבצע מהפכה מוחלטת אחת ממצב 1 למצב 4.
יתרונות וחסרונות של מנוע צעד
ה היתרונות של צעד מגנט קבוע מנוע הם
- הוא קומפקטי וקטן בגודלו, מה שהופך אותו לשימושי ביישומים רבים
- בגלל היעדר עירור חיצוני כלשהו, ההפסדים פחותים
- בגלל היעדר עירור חיצוני כלשהו, התחזוקה פחותה.
- ניתן לחבר אותו למעגל החיצוני, כדי לשלוט על מהירות המנוע
- ניתן להשתמש בחיישנים לאיתור פיתולי הרוטור
- ניתן להפעיל במגוון רחב של מהירות ומומנט.
- שליטה מדויקת
ה חסרונות של מנוע צעד מגנטי קבוע הם
- בגלל מגבלות במגנט קבוע, לא ניתן להשתמש בו ליישומי הספק גבוה
- עֲנָק מיוצר מוגבל
- חייו של מגנט קבוע מוגבלים.
יישומים
ה יישומים של מנוע צעד מגנטי קבוע הם
- תעשייה תעופתית
- רובוטיקה
- צעצועים
- ייצור
- תעשיית השליטה
- טחנות והדפסה
לפיכך ראינו את עקרון העבודה, היבטים קונסטרוקטיביים ויישומים של צעד מגנטים קבוע מָנוֹעַ. יש לציין באילו חומרים מגנטיים משתמשים כדי לשפר את ביצועי המנועים הללו וכיצד לשלוט בזווית הצעד של המכונה?
